PLD

INTRODUCCION

Unidad 1

Dispositivos Lógicos

Programables

Un Circuito Integrado (CI) es una pequeña pastilla de material

semiconductor, sobre la cual son fabricados transistores unidos entre si para

formar un circuito electrónico.

Al inicio de la era de los CI, estos eran diseñados para cumplir una tarea

especifica, es decir, desde el momento que abandonaban la fabrica cada

circuito integrado estaba «diseñado» para realizar una función determinada

durante toda su vida útil.

HISTORIA

A este tipo de circuitos de aplicación única se les

conoce como:

Circuito Integrado de Aplicación Especifica

(ASIC)

Mic

rop

roce

sa

do

r C

hip

Gra

fico

Co

mp

ue

rta

Ló

gic

a

HISTORIA

Los circuitos ASIC era la única tecnología existente, y presentaba algunos desafíos difícilmente superables

por su rigidez de aplicación, entre estos podemos nombrar:

• Altos Costos:

• Montar una línea de producción para ASIC podía costar

mas de un millón de dólares.

• Si se quería hacer pruebas fuera de un simulador, era

necesario la construcción de prototipos costosos.

• Volúmenes de producción:

• No era costeable fabricar solamente 100 chips.

• Verificación y validación:

• La técnica mas común para validar un diseño era por

medio de simulaciones de computadora.

• Fabricar un prototipo era muy costoso.

• Un error de diseño y el chip era inservible.

DESCRIPCIÓN

Un dispositivo PLD (Dispositivo Lógico Programable), es un circuito integrado, pero difiere de los ASIC en

no tener definida una tarea especifica al salir de la fabrica. Su tarea a realizar es «programada» por el

diseñador antes de poder ser utilizado en un dispositivo electrónico.

En caso que el dispositivo sea capaz de borrar su programación

actual para la carga de una nueva configuración, se le denominara

como dispositivo reconfigurable.

Sumador Decodificador

BCD

ALU Maquina de

Estados

USOS

• Lógica electrónica de Unión.

• Sustituir varias compuertas lógicas.

• Pequeños controladores.

• En dispositivos de mayor tamaño

hasta microprocesadores.

NOMENCLATURA

xxxxxxx – xx x xx x

Nombre del dispositivo

GAL16v8

16 entradas, 8 salidas

Velocidad en ns

Consumo de poder

L = Low Power

Q= Quarter Power

Tipo de empaquetado

P = Plastic DIP

PN = Lead free Plastic DIP

J = PLCC

JN = Lead free PLCC

S = SOIC

Tipo de uso

Comercial o Industrial

TIPOS DE PLD - PROM

Un dispositivo PROM – Memoria Programable de solo Lectura -, a pesar

de su nombre, es utilizado como un dispositivo para implementar lógica

digital. Su funcionamiento se basa en tomar una dirección de memoria

como entrada y mostrar como resultado el dato asignado a esa

combinación de entradas.

El diseño interno de una PROM consiste en un arreglo fijo de compuertas AND cuyas salidas

alimentan a un arreglo programable de compuertas OR.

Esta estructura nos permite seleccionar que productos de las entradas serán utilizadas para alimentar

la compuerta OR y producir una salida.

PROM

Entr

adas

Salid

as

TIPOS DE PLD - PAL

Un PAL – Arreglo Lógico Programable – es un dispositivo compuesto por

una serie de compuertas AND de entradas programables que alimentan

compuertas OR fijas.

Los diseños en estos dispositivos se presentan como la suma de

productos, donde el diseñador puede seleccionar las los productos que

deben de sumarse para obtener el resultado.

Para implementar la ecuación : dout = /ABC + A/BC + AB/C

Esta arquitectura es muy popular y es utilizada para la construcción de

otros PLDs basados en Macro celdas. Su principal aplicación es el

remplazo de varias compuertas lógicas por un solo PAL.

Estos dispositivos contienes Flip – Flops en alguna de sus salidas.

TIPOS DE PLD - PLA

Los dispositivos PLA – Arreglo Lógico Programable – contiene una sección de compuertas AND y una

sección de compuertas OR programable, dando una gran flexibilidad de diseño.

En estos dispositivos es posible implementar cualquier función lógica de suma de productos, además

de implementar circuitos con retroalimentación, ya que algunas de las salidas de los términos OR

tienen conexión de vuelta a los términos AND.

TIPOS DE PLD - GAL

Los dispositivos GAL – Arreglo Lógico Genérico - es un dispositivo programable que utiliza

características tanto de PROM como de PALS.

Entre sus características mas importantes

están:

• Esta formado por dos secciones: una

sección AND programable y una

sección OR programable.

• Tiene acceso a todos los pines de

entrada y algunos con

retroalimentación a la lógica

programable.

• Utiliza Macro Celdas en sus salidas.

• Puede emular el comportamiento de

una PAL o una PROM.

• Son reconfigurables.

TIPOS DE PLD - CPLD

Un CPLD – Dispositivo Lógico Programable Complejo - trabaja bajo el principio de los demás

dispositivos comentados en esta sección, pero tiene la capacidad de almacenar diseños realmente

grandes. Su arquitectura esta basada en las PAL, con algunas de las características de las PLA.

La manera en la que implementan lógica continua siendo por medio de conexiones de arreglos de

compuertas AND y OR.

TIPOS DE PLD - FPGA

Los FPGA – Arreglo de Compuertas Programable en Campo – es el dispositivo programable mas

complejo y dinámico de esta lista. Este consta de dos módulos principales:

• Bloque de Lógica Configurable (CLB) .- Son la base de las FPGA, cada CLB consta de una

sección combinacional (LUT) capaz de llevar acabo cualquier tabla de verdad con entradas

iguales en cantidad a las de la LUT, además tiene una sección de memoria (Flip Flop)

• La sección de CLB se encuentra rodeada por un grupo de bloque que entrada/salida. Estos

permiten que cada uno de los pines del CI puedan ser utilizados como un pin de entrada,

salida o entrada – salida.